全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 猿期摇 摇 圆园员源年 圆月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
灾后生态恢复评价研究进展 刘孝富袁王文杰袁李摇 京袁等 渊缘圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于生态能量视角的我国小水电可持续性分析 庞明月袁张力小袁王长波 渊缘猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
北部湾北部海域夏季微型浮游动物对浮游植物的摄食压力 马摇 璐袁曹文清袁张文静袁等 渊缘源远冤噎噎噎噎噎噎
鲶鱼和胡子鲶的两性异形与雌性个体生育力 樊晓丽袁林植华袁丁先龙袁等 渊缘缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
环境温度对白头鹎代谢产热和蒸发失水的影响 林摇 琳袁曹梦婷袁胡益林袁等 渊缘远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
灌溉对沙拐枣幼苗生长及氮素利用的影响 黄彩变袁曾凡江袁雷加强袁等 渊缘苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕粤匀泽污染土壤植物修复对酶活性的影响 朱摇 凡袁洪湘琦袁闫文德袁等 渊缘愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于修正 砸陨杂运耘模型的重庆岩溶地区地下水脆弱性评价 魏兴萍袁蒲俊兵袁赵纯勇 渊缘愿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
排水沟蓄水条件下农田与排水沟水盐监测 潘延鑫袁罗摇 纨袁贾忠华袁等 渊缘怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
高寒退化草地不同海拔梯度狼毒种群分布格局及空间关联性 高福元袁赵成章袁卓马兰草 渊远园缘冤噎噎噎噎噎噎
捕食者对空心莲子草叶甲种群的生物胁迫 刘雨芳袁李摇 菲袁桂芳艳袁等 渊远员猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
夏尧冬季南海北部浮游植物群落特征 马摇 威袁孙摇 军 渊远圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
磨盘山天然次生林凋落物数量及动态 范春楠袁郭忠玲袁郑金萍袁等 渊远猿猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
持续干旱对樱桃根际土壤细菌数量及结构多样性影响 刘方春袁邢尚军袁马海林袁等 渊远源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
随机森林算法基本思想及其在生态学中的应用要要要以云南松分布模拟为例
张摇 雷袁王琳琳袁张旭东袁等 渊远缘园冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于水文平衡的湿地退化驱动因子定量研究 侯摇 鹏袁申文明袁王摇 桥袁等 渊远远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
华北低丘山地人工林蒸散的控制因子 黄摇 辉袁孟摇 平袁张劲松袁等 渊远远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆天山高寒草原不同放牧管理下的 悦韵圆袁悦匀源和 晕圆韵通量特征 贺桂香袁李凯辉袁宋摇 韦袁等 渊远苑源冤噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
宁夏生态足迹影响因子的偏最小二乘回归分析 马明德袁马学娟袁谢应忠袁等 渊远愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
引黄灌区土壤有机碳密度剖面特征及固碳速率 董林林袁杨摇 浩袁于东升袁等 渊远怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
自养微生物同化 悦韵圆的分子生态研究及同化碳在土壤中的转化 吴小红袁简摇 燕袁陈晓娟袁等 渊苑园员冤噎噎噎噎
资源与产业生态
基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 孙玉峰袁 郭全营 渊苑员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 粤阅鄄粤杂模型的海岸带生态系统综合承载力评估要要要以舟山海岸带为例
苏盼盼袁叶属峰袁过仲阳袁等 渊苑员愿冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于增强回归树和 蕴燥早蚤泽贼蚤糟回归的城市扩展驱动力分析 李春林袁刘摇 淼袁胡远满袁等 渊苑圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异 梁摇 婷袁同延安袁林摇 文袁等 渊苑猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同覆盖方式对旱地果园水热特征的影响 刘小勇袁李红旭袁李建明袁等 渊苑源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长白山苔原带土壤动物群落结构及多样性 王振海袁殷秀琴袁蒋云峰 渊苑缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
最大可允许填海面积模拟要要要厦门西海域案例研究 林琛琛袁 饶欢欢袁 刘摇 岩袁等 渊苑远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
圆园员猿年水文土壤学与自然资源可持续利用国际学术研讨会述评 张摇 骁袁赵文武 渊苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆缘圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园圆
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 云南松树冠要要要云南松为松科松属裸子植物袁多生长在海拔 员园园园要猿缘园园皂的高山袁喜光尧耐干旱尧耐瘠薄袁适应酸性
的红壤尧黄壤袁在其他树种不能生长的贫瘠石砾地或冲刷严重的荒山坡分布袁易于天然更新遥 主要分布于四川西南
部尧云南尧西藏东南部尧贵州西部尧广西西部袁常形成大面积纯林袁尤以云南分布最广袁故有云南松之称遥 云南松树高
可达 猿园皂袁胸径达 员皂袁树皮呈灰褐色袁叶通常 猿针一束袁鲜有两针袁球果圆锥状卵圆形袁种子近卵圆形或倒卵形遥 树干
通直袁木质轻软细密袁是优质造纸尧人造板原料袁富含松脂是云南松的重要特点之一遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 3 期
2014年 2月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.3
Feb.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(40675006)
收稿日期:2012鄄11鄄01; 摇 摇 修订日期:2013鄄04鄄18
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: tongyanan@ nwsuaf.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201211011517
梁婷, 同延安, 林文, 乔丽, 刘学军, 白水成, 杨宪龙.陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异.生态学报,2014,34(3):738鄄745.
Liang T, Tong Y A, Lin W, Qiao L, Liu X J, Bai S C, Yang X L.Spatial鄄temporal variability of dry and wet deposition of atmospheric nitrogen in different
ecological regions of Shaanxi.Acta Ecologica Sinica,2014,34(3):738鄄745.
陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异
梁摇 婷1, 同延安1,*, 林摇 文1, 乔摇 丽4, 刘学军3, 白水成2, 杨宪龙1
(1. 西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌摇 712100;2. 陕西省气象局,西安摇 710014;
3. 中国农业大学,北京摇 100094; 4. 陕西省长安区气象局,西安摇 710100)
摘要:为研究陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变化规律,于 2009年 11月至 2010年 10月对 4个生态区 5个监测点
的干湿沉降输入量进行为期 1a的观测。 结果表明:监测期内,榆林、洛川、西安、杨凌和安康地区总 N沉降量分别为 4.7、11郾 9、
25.8、31.9和 19.2 kg / hm2,其中 N湿沉降量分别为 2.9、10.4、24.8、27.7和 16.3 kg / hm2,占总沉降的 62%—96%,N干沉降量分别
为 1.8、1.5、1.0、4.1和 2.9 kg / hm2,占 4%—38%,且湿沉降与降雨量之间呈正相关关系,干沉降与之相反;各地区 NH+4 鄄N沉降量
分别为 2.0、6.4、17.0、17.2 和 11.9 kg / hm2,占总沉降的 44%—66%, NO-3 鄄N 沉降量分别为 2.6、5.5、8.8、14.7 和 7.3 kg / hm2,占
34%—56%,除榆林地区外,其他地区以 NH+4 鄄N沉降为主。
关键词:大气氮沉降; 不同生态区; 干沉降; 湿沉降
Spatial鄄temporal variability of dry and wet deposition of atmospheric nitrogen in
different ecological regions of Shaanxi
LIANG Ting1, TONG Yan忆an1,*, LIN Wen1, QIAO Li4, LIU Xuejun3, BAI Shuicheng2, YANG Xianlong1
1 College of Resources and Environmental Sciences, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi 712100, China
2 Weather Bureau of Shaanxi Province, Xi忆an 710014, China
3 China Agricultural University, Beijing 100094, China
4 Weather Bureau of Chang忆an District, Xi忆an, 710100, China
Abstract: The objective of this experiment was to study the spatial鄄temporal variability of dry and wet deposition of
atmospheric nitrogen in different ecological regions of Shaanxi Province. Measurements were made at five monitoring sites in
four different ecological regions from November 2009 to October 2010. The amounts of total inorganic nitrogen ( TIN)
deposition were 4.7 kg / hm2 at Yulin, 11.9 kg / hm2 at Luochuan, 25.8 kg / hm2 at Xi忆an, 31.9 kg / hm2 at Yangling, and
19郾 2 kg / hm2 at Ankang. Wet deposition accounted for 62 to 96% of the TIN deposition, ranging from 2.9 kg / hm2 at Yulin,
10.4 kg / hm2 at Luochuan, 24.8 kg / hm2 at Xi忆an, 27.7 kg / hm2 at Yangling, and 16.3 kg / hm2 at Ankang. Dry deposition
accounted for 4 to 38% of the TIN deposition, ranging from 1.8 kg / hm2 at Yulin, 1.5 kg / hm2 at Luochuan, 1.0 kg / hm2 at
Xi忆an, 4.1 kg / hm2 at Yangling, and 2.9 kg / hm2 at Ankang. Wet deposition and rainfall were positively correlated, whereas
dry deposition and rainfall were negatively correlated. Ammonium nitrogen (NH+4 鄄N) deposition amounts were 2.0 kg / hm
2 at
Yulin, 6.4 kg / hm2 at Luochuan, 17.0 kg / hm2 at Xi忆an, 17.2 kg / hm2 at Yangling, and 11.0 kg / hm2 at Ankang. These
amounts accounted for 44 to 66% of the TIN deposition. Nitrate nitrogen (NO-3 鄄N) amounts were 2.6 kg / hm
2 at Yulin, 5.5
kg / hm2 at Luochuan, 8.8 kg / hm2 at Xi忆an, 14.7 kg / hm2 at Yangling, and 7.3 kg / hm2 at Ankang. These amounts made up
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34 to 56% of the TIN deposition. Nitrogen deposition is mainly in the form of NH+4 鄄N in all regions except Yulin.
Key Words: atmospheric nitrogen deposition; different ecological regions; dry deposition; wet deposition
摇 摇 受人为活动影响,大气氮沉降已成为普遍的自
然现象。 作为重要的酸源及养分资源,大气氮沉降
可以为植物生长提供必需的养分[1],但过量的氮沉
降又会引发土壤酸化、水体富营养化和生物群落结
构改变等生态环境问题[2]。 进入 20 世纪以来,工业
化的快速发展及农业活动中化肥的大量施用引起大
气氮素沉降量的迅速增加[3]。 研究表明,人类生产
活动产生的活性氮已由 1860年的 15 Tg N / a增加到
2005年的 187 Tg N / a[4鄄5],增幅高达 12.5 倍,约为全
球氮素临界负荷(100 Tg N / a)的 1.9倍[6]。 据估计,
全球每年沉降到各类生物群系及海洋表面的活性氮
达 70.47 Tg N / a[7]。 我国现已成为世界三大氮沉降
集中区之一[5],近年来氮沉降量有增无减,尤其是人
为活动剧烈的地区[8]。 张颖[9]等研究表明北京地区
大气氮素湿沉降的年沉降量为 32.5 kg / hm2,山东惠
民和河北曲周两地为 23. 6 kg / hm2。 上海地区
1998—2003 年氮素湿沉降通量平均值为 58. 1
kg·hm-2·a-1 [10]。 中南地区 1990—2003 年间干湿沉
降最高值达 63. 53 kg·hm-2·a-1,平均值为 12. 89
kg·hm-2·a-1 [11]。 有研究表明,1990—1991 年陕西黄
土旱塬地区每年通过降水输入的氮量为 14.3—29.7
kg / hm2 [1 2];1990—1994年陕西关中地区大气氮湿沉
降量在 6.3—26.6 kg·hm-2·a-1之间[13];2006 年陕西
黄土区降水降尘输入到农田土壤中的氮素量为
12郾 7—20.6 kg / hm2 [14];陕北典型农区大气氮素沉降
量为 16.95—22.17 kg·hm-2·a-1 [15]。 陕西省位于我
国东部湿润与西部干旱的交界处,水土流失严重,沙
尘暴经常发生,生态环境较为脆弱,因此,陕西省大
气氮沉降的观测研究对于丰富我国大气氮沉降研究
现状、合理利用资源、提高环境质量、改善生态环境
都具有非常重要的意义。 本研究在陕西省四个不同
生态区内选取五个监测点,采集各地降水降尘样品,
通过分析,确定各地区氮素沉降量及时空变异特征,
为陕西省及我国大气氮沉降现状研究、合理利用资
源、改善生态环境提供重要的基础数据。
1摇 材料与方法
1.1摇 观测地点和时段
摇 摇 在陕西省 4 个不同生态区选取 5 个监测点(图
1),自北向南依次为:榆林(长城沿线风沙草原生态
区)、洛川(黄土高原农牧生态区)、西安和杨凌(渭
河谷地农业生态区)、以及安康(秦巴山地落叶阔叶
和常绿阔叶混交林生态区)。 除杨凌监测点设于国
家黄土肥力与肥料效益监测基地外,其余各监测点
均设在当地气象局设置的气象站内,各监测点的概
况见表 1。 各监测点均位于城郊区或郊外,周围有部
分农田且无大的氮素污染源,随着城区的扩张建设,
监测点周围基础建设及经济发展有所提升。 监测时
间为 2009年 11月至 2010年 10月。
摇 图 1摇 陕西省五个监测点分布图(榆林、洛川、西安、杨凌和安
康)
Fig.1摇 Location of the five monitoring sites(Yulin, Luochuan,
Xi忆an, Yangling and Ankang) in Shaanxi Province摇
1.2摇 样品采集与分析
各监测点利用武汉天虹智能仪表厂生产的
APS 鄄2A型降水降尘自动采样器进行干湿沉降样品
937摇 3期 摇 摇 摇 梁婷摇 等:陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异 摇
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表 1摇 陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降监测点概况
Table 1摇 Introduction of the atmospheric nitrogen deposition monitoring sites in different ecological regions of Shaanxi
监测点
Sites
定位
Location
平均海拔 / m
Average elevation
平均气温 / 益
Average temperature
年降雨量 / mm
Precipitation
榆林 38毅10忆N,摇 109毅28忆E 1300 8.1 414
洛川 35毅45忆N,摇 109毅25忆E 1072 9.2 622
西安 34毅26忆N,摇 108毅58忆E 400 13.3 600
杨凌 34毅17忆N,摇 108毅0忆E 520 12.9 632
安康 32毅41忆N,摇 109毅02忆E 793 15.6 1007
的采集。 该仪器为微电脑控制,运行可靠,能保证所
采水样的真实性。 该仪器对降水的灵敏度为 0. 2
mm / h雨量,降雨发生时自动打开,停止 10 min 后自
动关闭,样品收集不受降尘和飘尘的影响。 湿沉降
收集桶直径为 300 mm,干沉降收集桶直径为 150
mm。 湿沉降样品于每次发生降水的翌日 8:00—
9:00收集,采集时将雨水摇匀,测定总体积后取
50mL样品,于 4益保存待测。 干沉降收集时在收集
桶内加入 70 mL乙二醇和 100 mL蒸馏水的混合液,
用以保证桶内湿润,避免再次起尘和抑制细菌繁殖。
每月第 1天早 8:00收集降尘,采集时用蒸馏水多次
冲洗沉降桶,将样品与洗液一并倒入收集容器中,并
浓缩定容至 50 mL,于 4益保存待测。
采用全自动间断化学分析仪 Cleverchem200 测
定样品中 NO-3 鄄N、NH
+
4 鄄N 含量,总无机氮(TIN)沉降
量为 NH+4 鄄N和 NO
-
3 鄄N沉降量之和。
1.3摇 数据处理
沉降通量可表示为:FN = Pr 伊籽N / 100,式中 FN表
示湿沉降氮素通量(kg / hm2),Pr表示降水量(mm),
籽N表示雨水样品中氮素的质量浓度(mg / L)。
采用 Excel 2007软件处理数据和制图。
2摇 结果与讨论
2.1摇 不同生态区大气氮素干湿沉降的空间变异
2009年 11 月至 2010 年 10 月陕西省不同生态
区的监测结果(表 2)表明,各监测点的年降雨量在
181—1173 mm 之间,榆林、洛川、西安、杨凌和安康
地区氮素总沉降 TIN 量分别为 4.7、11.9、25.8、31.9
和 19.2 kg / hm2,杨凌地区沉降量最大,榆林、洛川地
区相对较小。
从沉降形式来看,榆林、洛川、西安、杨凌和安康
地区湿沉降 TIN 量依次为 2. 9、10. 4、24. 8、27. 7 和
16郾 3 kg / hm2,分别占总沉降的 62%、88%、96%、87%
和 85%;干沉降 TIN量依次为 1.8、1.5、1.0、4.1和 2.9
kg / hm2,分别占总沉降的 38%、 12%、 4%、 13%和
15%。 各地区大气氮沉降主要以湿沉降形式为主,
其中西安地区尤为显著,湿沉降比例高达 96%。
从氮素形态来看,榆林、洛川、西安、杨凌和安康
地区 NH+4 鄄N 沉降量依次为 2. 0、6. 4、17. 0、17. 2 和
11郾 9 kg / hm2,分别占总沉降的 44%、54%、66%、54%
和 62%;NO-3 鄄N 沉降量依次为 2.6、5.5、8.8、14.6 和
7郾 3 kg / hm2,分别占总沉降的 56%、46%、34%、46%
和 38%。 榆林和洛川地区 NH+4 鄄N 沉降量相对较小,
其他 3个地区较大;各地区 NO-3 鄄N 沉降量表现出一
定的地区差异性,其中杨凌地区远高于其他 4 个
地区。
大气中铵态氮主要来自土壤、肥料和家畜粪便
中铵态氮的挥发[16]和含 N 有机物的燃烧[17],硝态
氮主要来自工业活动和汽车尾气的排放及 N的自然
氧化(如雷击) [18]。 从空间变异上可以看出,陕西省
大气氮沉降量的高低主要受当地工农业活动和气象
条件的影响。 本研究中,榆林地区 NO-3 鄄N 沉降量比
NH+4 鄄N高出 29%,可能是由于该地区矿产资源丰富,
开发利用过程中造成了一定的工业污染;洛川地区
矿产贫乏,农产和林木相对发达;西安和杨凌处于渭
河谷地农业生态区,地势平坦,土地肥沃,是陕西省
农业最为发达的地区;安康地区也是陕西省主要的
农业产区,主要作物为水稻和油菜[19],这四个地区
相对发达的农业活动带来了氮肥的大量施用,NH+4 鄄
N沉降量分别达到 54%、66%、54%和 62%。
不同地区气象条件、下垫面特性、工农业发展程度
及污染水平等方面会存在差异,这些差异必然导致氮沉
降量的空间差异[19]。 广东鼎湖山国家自然保护区的降
水中氮沉降量达到 35. 57 和 38. 4 kg·hm-2·a-1[20鄄21];
江西分宜县大冈山林场的杉木林和马尾松林中,降
雨氮输入量则分别高达 60. 6 kg·hm-2·a-1和 57郾 0
047 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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kg·hm-2·a-1 [22],这两个地区氮素沉降量均大于本研
究各监测点结果。 江西红壤地区大气 TIN 沉降量为
31.4 kg·hm-2·a-1 [1],华北平原农田生态系统大气氮
素混合沉降的平均值为 28.0 kg·hm-2·a-1 [9],这与本
研究中西安、杨凌和安康地区观测结果相近。
表 2摇 陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降量
Table 2摇 Amount of atmospheric dry and wet nitrogen deposition in different ecological regions of Shaanxi
监测点
Sites
降雨 / mm
Rainfall
湿沉降 / (kg·hm-2·a-1)
Wet deposition
NH+4 鄄N NO-3 鄄N TIN
干沉降 / (kg·hm-2·a-1)
Dry deposition
NH+4 鄄N NO-3 鄄N TIN
总沉降 / (kg·hm-2·a-1)
Total deposition
NH+4 鄄N NO-3 鄄N TIN
榆林 181.0 1.9 1.0 2.9 0.1 1.7 1.8 2.0 2.6 4.7
洛川 414.4 5.8 4.6 10.4 0.6 0.9 1.5 6.4 5.5 11.9
西安 532.3 16.7 8.1 24.8 0.3 0.7 1. 17.0 8.8 25.8
杨凌 620.5 15.8 11.9 27.7 1.3 2.8 4.1 17.2 14.7 31.9
安康 1173.6 9.7 6.6 16.3 2.2 0.7 2.9 11.9 7.3 19.2
摇 摇 由于仪器故障,榆林 2010年 4、6月湿沉降和 2、10月干沉降,洛川 2009年 11、12月湿沉降均未收集到样品
2.2摇 不同生态区大气氮素干湿沉降的时间变异
2.2.1摇 大气氮湿沉降的月动态变化
各监测点大气氮湿沉降月动态变化如图 2 所
示。 氮素湿沉降量与降雨量之间呈正相关趋势,随
着降水增多,TIN和 NH+4 鄄N、NO
-
3 鄄N 沉降通量明显增
加。 2009 年 12 月—2010 年 1 月降雨很少或无降
雨,氮素湿沉降量很少;3月份后随降雨增多,氮素湿
沉降量有所增加;特别是进入夏秋季(7—9 月),较
大降雨量带来氮素湿沉降量的成倍增加,此段时期
降雨量在 133.0—744.3 mm 之间,达全年降雨量的
59%—73%,同期内榆林、洛川、西安、杨凌和安康地
区氮素湿沉降 TIN 量依次为 1.3、4.9、17.8、10.4 和
10.0 kg / hm2,分别占全年湿沉降量的 47%、47%、
72%、38%和 61%。
图 2摇 各监测点大气氮素湿沉降月动态变化
Fig.2摇 Monthly dynamic change of wet nitrogen deposition in each monitoring site
摇 摇 有研究表明,氮素的湿沉降量主要取决于每一
时段的施肥量与降雨量,施肥量大,存在一定的降
雨,氮素湿沉降量就较大[23]。 陕西地区 6 月份正值
玉米以及水稻等作物播种施用基肥时期,7—8月是
147摇 3期 摇 摇 摇 梁婷摇 等:陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异 摇
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作物追施氮肥时期,10 月份又是小麦等作物播种时
期,会有大量基肥施用[19],因而氮素沉降量特别是
NH+4 鄄N沉降量较大。 此外,湿沉降 N 也受到空气温
度、空气相对湿度、风和降雨频率等气象环境因子的
影响。 周静等[24]对江西红壤区马唐 2 冬萝卜连作
生态系统中湿沉降 N特征研究发现,除降雨量外,风
向、空气相对湿度、降雨频率是氮素湿沉降月变化的
气象环境主导因子。
2.2.2摇 大气氮干沉降的月动态变化
干沉降主要包括气态的 NO2、N2O、NH3以及少
量的 HNO3、(NH4) 2SO4和 NH4NO3粒子以及吸附在
其他粒子上的氮[25]。 受实验条件限制,本研究所收
集的干沉降仅为自然降尘带来的颗粒物。 研究表明
(图 3),降水多时干沉降较少,降水少时干沉降较
多,即春冬季高,夏秋季小。 这与陕西省春冬季频繁
出现沙尘天气有关,也与夏秋季雨水冲刷作用强烈
密切相关,铵盐与硝酸盐随降雨沉降到地面[7]。 各
地区干沉降月动态变化趋势略有差异,榆林地区在
4—9月份沉降量较高,且以 NO-3 鄄N 为主,同期内干
沉降 TIN量占到全年干沉降的 80%,可能与该地区
较为频繁的工业活动以及气候干燥,降雨较小,雨水
冲刷作用弱有关;洛川与西安两地与总体趋势保持
一致;杨凌地区干沉降量则明显高于其他地区,其中
NO-3 鄄N沉降量占 68%,这与近年来杨凌地区小型工
业的发展及逐渐发达的交通运输业密切相关[26];安
康地区干沉降主要集中在春季,秋雨季来临时节骤
然降低,几乎为零,该地区干沉降以 NH+4 鄄N 为主,所
占比例高达 76%。
SHEN[27]等对华北平原的干沉降(包括气态和
颗粒态氮)监测表明,华北平原氮年均干沉降量可达
55 kg / hm2。 PAN[28]等研究显示,华北平原 10 个站
点连续 3a大气干湿沉降量平均值为 60.6 kg·hm-2·
a-1,其中 60%是通过干沉降形式;与气态氮相比,颗
粒态氮仅占干沉降总量的 10%。 中国仅 NO2气体沉
降通量各省平均值就达到 2. 06—4. 65 kg·hm-2·
a-1 [11]。 江西鹰潭红壤农业生态站附近林地氮沉降
中干沉降占 67%,其中 NH3占干沉降的 82%[29]。 这
些研究结果均大于本研究观测值,鉴于干沉降的复
杂性,对此有待进一步的观测研究。
图 3摇 各监测点大气氮素干沉降月动态变化
Fig.3摇 Monthly dynamic change of dry nitrogen deposition in each monitoring site
247 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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2.2.3摇 陕西省大气氮素沉降年际变化
对比近年研究结果(表 3) [14鄄15,19]可以看出各地
区大气氮沉降在不同监测年限内变化不定。 榆林地
区 2007 年与 2008 年降雨量相当,而湿沉降量从
21郾 1 kg / hm2 降至 6.6 kg / hm2,从而引起总沉降量大
幅降低;洛川地区总沉降量 2007 年最高 ( 17. 0
kg / hm2),2008 年最低(11.2 kg / hm2),2008 年降雨
量减少,湿沉降量相应降低,而干沉降量有所增多;
西安地区 2008 年及本研究中总沉降 TIN 分别为
14郾 9、25.8 kg / hm2,其中湿沉降量增加幅度较大,干
沉降量反而有所降低;杨凌地区 2006、2008 年分别
为 20.6、16.1 kg / hm2,而本研究中高达 31.9 kg / hm2,
为历年监测最高值,干湿沉降均有所增多;与 2008
年相比,本研究中安康地区总沉降量略有增多,其中
干湿沉降均有所增多。 不同地区大气氮沉降的年际
变化起伏不定,这主要与当地各监测时期内气候条
件及人为活动密切相关。
改革开放以来,陕西省社会经济持续高速发展,
同时环境问题也变得越来越严峻。 谢恒星[30]等研
究表明,陕西省车流量逐年增加,使得机动车尾气中
氮氧化物排放量增大,大气中的二氧化氮浓度明显
上升,2009年达历年最高值。 西安、杨凌和安康地区
社会经济较为发达,与 2008 年相比,西安和安康湿
沉降中 NO-3 鄄N沉降量分别增加 63%、42%,杨凌地区
干湿沉降中 NO-3 鄄N沉降量分别增加 28%、148%。 张
颖[9]与 LIU[31]等研究表明铵态氮是农田系统氮沉降
的主要形式,与 2008 年结果相比,洛川、西安、杨凌
和安康地区大气氮素总沉降 TIN中 NH+4 鄄N分别增长
了 74%、98%、88%和 19%,说明农业活动对大气坏
境影响越来越大,肥料投入加大产生农业污染,氨挥
发增多使 NH+4 鄄N沉降量增大。
表 3摇 陕西省不同生态区历年大气氮素干湿沉降对比[14鄄15,19]
Table 3摇 Comparison of atmospheric nitrogen dry and wet deposition in different ecological regions of Shaanxi over the years[14鄄15,19]
地点
Sites
时间
Time
降雨量 / mm
Rainfall
湿沉降 / (kg·hm-2·a-1)
Wet deposition
NH+4 鄄N NO-3 鄄N TIN
干沉降 / (kg·hm-2·a-1)
Dry deposition
NH+4 鄄N NO-3 鄄N TIN
总沉降
Total
deposition TIN
榆林 2007鄄06—2008鄄05 379.0 21.1 1.1 22.2
2008 373.9 2.8 3.8 6.6 0.3 1.4 1.7 8.3
本研究 181.0 1.9 1.0 2.9 0.1 1.7 1.8 4.7
洛川 2006鄄06—2007鄄05 579.5 11.4 1.2 12.7
2007鄄06—2008鄄06 545.0 15.3 1.6 16.6
2008 333.7 3.3 6.0 9.3 0.4 1.6 1.9 11.2
本研究 414.4 5.8 4.6 10.4 0.6 0.9 1.5 11.9
西安 2008 585.7 8.1 5.0 13.1 0.5 1.3 1.8 14.9
本研究 532.3 16.7 8.1 24.8 0.3 0.7 1.0 25.8
杨凌 2006 507.8 19.1 1.5 20.6
2008 509.8 8.6 4.8 13.4 0.6 2.2 2.7 16.1
本研究 620.5 15.8 11.9 27.7 1.3 2.8 4.1 31.9
安康 2008 1020.9 9.8 4.7 14.4 0.2 1.0 1.2 15.6
本研究 1173.6 9.7 6.6 16.3 2.2 0.7 2.9 19.2
摇 摇 表中降雨量均为监测期内当地降雨量
3摇 小结
(1)监测期内,榆林、洛川、西安、杨凌和安康地
区氮素总沉降 TIN量分别为 4.7、11.9、25.87、31.9 和
19.2 kg / hm2,各地区大气氮沉降主要以湿沉降形式
为主,分别占总沉降的 62%、88%、96%、87%和 85%。
除榆林地区外,其他地区 NH+4 鄄N沉降量高于 NO
-
3 鄄N。
(2)各地区氮素湿沉降量与降雨量之间呈正相
关趋势,随降水的增多,TIN 和 NH+4 鄄N、NO
-
3 鄄N 沉降
通量均明显增加;干沉降月动态变化总体上表现为
春冬季较高,夏秋季较小,各地区受人为活动干扰略
有差异。
(3)随着社会经济的发展,人为活动对环境变迁
的影响越来越大。 近年来,西安、杨凌和安康地区大
气氮沉降呈增长趋势,其中 NH+4 鄄N、NO
-
3 鄄N沉降量均
347摇 3期 摇 摇 摇 梁婷摇 等:陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异 摇
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有大幅增加。
长期以来由于受研究方法的限制,国际上对大
气氮素沉降的研究多集中在无机态氮的沉降上,忽
视了对有机态氮形式发生的沉降,因而造成了人们
对大气氮素沉降总量的低估。 近年来,我国氮沉降
研究已逐步关注有机氮沉降, Zhang[32] 等 2005—
2009年观测结果显示,全国 32个站点可溶性有机氮
沉降量为 1. 01—19. 7 kg·hm-2·a-1,平均值为 6. 84
kg·hm-2·a-1,达到氮素总沉降量的 28%;Fang[33]等
在南方热带森林研究结果显示,2004—2005 年由降
水带入的可溶性无机氮为 32—34 kg·hm-2·a-1,其中
观测到 2005年可溶性有机氮高达 18 kg·hm-2·a-1;
广州酸雨地区 2008、2009年有机氮含量分别为 8.1、
8.4 kg·hm-2·a-1,占到总沉降氮的 17—21%[34]。 可
见,有机氮在大气氮沉降中的比重不容忽视,进一步
加强对大气有机氮沉降的研究不仅对全面评价大气
氮素沉降的数量有重要作用,同时也是全面评价大
气沉降的生态环境效应所不可缺少的。 因此,陕西
省有机氮沉降有待进一步监测研究。
致谢:本试验榆林、洛川、西安和安康地区的沉降样
品分别由榆阳区气象局、洛川气象局、西安气象局及
安康气象局的工作人员采集,特此致谢。
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粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿源袁晕燥援猿 云藻遭援袁圆园员源渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
悦韵晕栽耘晕栽杂
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砸藻泽藻葬则糟澡 葬凿增葬灶糟藻泽 葬灶凿 责则燥泽责藻糟贼泽 燥枣 责燥泽贼鄄凿蚤泽葬泽贼藻则 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则藻泽贼燥则葬贼蚤燥灶 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼
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噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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栽澡藻 泽怎泽贼葬蚤灶葬遭蚤造蚤贼赠 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 泽皂葬造造 澡赠凿则燥责燥憎藻则 责造葬灶贼泽 蚤灶 悦澡蚤灶葬 遭葬泽藻凿 燥灶 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 藻灶藻则早藻贼蚤糟 葬糟糟燥怎灶贼蚤灶早
孕粤晕郧 酝蚤灶早赠怎藻袁 在匀粤晕郧 蕴蚤曾蚤葬燥袁 宰粤晕郧 悦澡葬灶早遭燥 渊缘猿苑冤
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蕴陨晕 蕴蚤灶袁悦粤韵 酝藻灶早贼蚤灶早袁匀哉 再蚤造蚤灶袁 藻贼 葬造 渊缘远源冤
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 蚤则则蚤早葬贼蚤燥灶 燥灶 责造葬灶贼 早则燥憎贼澡 葬灶凿 灶蚤贼则燥早藻灶 怎泽藻 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 悦葬造造蚤早燥灶怎皂 糟葬责怎贼鄄皂藻凿怎泽葬藻 杂糟澡则藻灶噪 泽藻藻凿造蚤灶早泽
匀哉粤晕郧 悦葬蚤遭蚤葬灶袁 在耘晕郧 云葬灶躁蚤葬灶早袁 蕴耘陨 允蚤葬择蚤葬灶早袁 藻贼 葬造 渊缘苑圆冤
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在匀哉 云葬灶袁 匀韵晕郧 载蚤葬灶早择蚤袁 再粤晕 宰藻灶凿藻袁 藻贼 葬造 渊缘愿员冤
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酝燥灶蚤贼燥则蚤灶早 泽葬造贼 葬灶凿 憎葬贼藻则 凿赠灶葬皂蚤糟泽 蚤灶 枣葬则皂造葬灶凿 葬灶凿 凿则葬蚤灶葬早藻 凿蚤贼糟澡 蚤灶 葬 泽葬造蚤灶藻 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 怎灶凿藻则 则藻凿怎糟藻凿 凿则葬蚤灶葬早藻 蚤灶贼藻灶泽蚤贼赠
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孕燥责怎造葬贼蚤燥灶袁 悦燥皂皂怎灶蚤贼赠 葬灶凿 耘糟燥泽赠泽贼藻皂
杂责葬贼蚤葬造 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 葬灶凿 泽责葬贼蚤葬造 葬泽泽燥糟蚤葬贼蚤燥灶 燥枣 杂贼藻造造藻则葬 糟澡葬皂葬藻躁葬泽皂藻 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 蚤灶 贼澡藻 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬造贼蚤贼怎凿藻 蚤灶 蚤灶 凿藻早则葬凿藻凿 葬造责蚤灶藻 早则葬泽泽造葬灶凿
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月蚤燥贼蚤糟 泽贼则藻泽泽 燥枣 责则藻凿葬贼燥则泽 燥灶 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 燥枣 葬造造蚤早葬贼燥则 憎藻藻凿 枣造藻葬 遭藻藻贼造藻袁 粤早葬泽蚤糟造藻泽 澡赠早则燥责澡蚤造葬 渊 悦燥造援院 悦澡则赠泽燥皂藻造蚤凿葬藻冤
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栽澡藻 葬皂燥怎灶贼 葬灶凿 凿赠灶葬皂蚤糟泽 燥枣 造蚤贼贼藻则枣葬造造 蚤灶 贼澡藻 灶葬贼怎则葬造 泽藻糟燥灶凿葬则赠 枣燥则藻泽贼 蚤灶 酝燥责葬灶 酝燥怎灶贼葬蚤灶
云粤晕 悦澡怎灶灶葬灶袁 郧哉韵 在澡燥灶早造蚤灶早袁 在匀耘晕郧 允蚤灶责蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊远猿猿冤
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蕴陨哉 云葬灶早糟澡怎灶袁 载陨晕郧 杂澡葬灶早躁怎灶袁 酝粤 匀葬蚤造蚤灶袁 藻贼 葬造 渊远源圆冤
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栽澡藻 遭葬泽蚤糟 责则蚤灶糟蚤责造藻 燥枣 则葬灶凿燥皂 枣燥则藻泽贼 葬灶凿 蚤贼泽 葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶泽 蚤灶 藻糟燥造燥早赠院 葬 糟葬泽藻 泽贼怎凿赠 燥枣 孕蚤灶怎泽 赠怎灶灶葬灶藻灶泽蚤泽
在匀粤晕郧 蕴藻蚤袁 宰葬灶早 蕴蚤灶造蚤灶袁 在匀粤晕郧 载怎凿燥灶早袁 藻贼 葬造 渊远缘园冤
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匝怎葬灶贼蚤贼葬贼蚤增藻 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 凿则蚤增蚤灶早 枣葬糟贼燥则泽 枣燥则 憎藻贼造葬灶凿 凿藻早则葬凿葬贼蚤燥灶 遭葬泽藻凿 燥灶 澡赠凿则燥造燥早赠 遭葬造葬灶糟藻
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杂贼燥皂葬贼葬造 葬灶凿 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 糟燥灶贼则燥造 燥灶 藻增葬责燥贼则葬灶泽责蚤则葬贼蚤燥灶 蚤灶 葬 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶 蚤灶 贼澡藻 造燥憎藻则 皂燥怎灶贼葬蚤灶 葬则藻葬泽 燥枣 晕燥则贼澡 悦澡蚤灶葬
匀哉粤晕郧 匀怎蚤袁 酝耘晕郧 孕蚤灶早袁 在匀粤晕郧 允蚤灶泽燥灶早袁 藻贼 葬造 渊远远苑冤
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酝粤 酝蚤灶早凿藻袁 酝粤 载怎藻躁怎葬灶袁 载陨耘 再蚤灶早扎澡燥灶早袁 藻贼 葬造 渊远愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕则燥枣蚤造藻 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶泽 燥枣 泽燥蚤造 燥则早葬灶蚤糟 糟葬则遭燥灶 葬灶凿 贼澡藻 则葬贼藻 燥枣 糟葬则遭燥灶 泽藻择怎藻泽贼则葬贼蚤燥灶 蚤灶 晕蚤灶早曾蚤葬 陨则则蚤早葬贼蚤燥灶 在燥灶藻
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愿苑苑 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
耘鄄皂葬蚤造院 泽澡藻灶早贼葬蚤曾怎藻遭葬燥岳 则糟藻藻泽援葬糟援糟灶摇 网摇 摇 址院 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 猿期摇 渊圆园员源年 圆月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿源摇 晕燥郾 猿 渊云藻遭则怎葬则赠袁 圆园员源冤
编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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